Laurie Letertre : Implications métaphysiques de la nonséparabilité causale

Composition du jury proposé

Mme Kerry MCKENZIE,Université de Californie de San Diego, Rapporteure
M. Claudio CALOSI, Université de Genève, Rapporteur
Mme Stéphanie RUPHY, Ecole Normale Supérieure, Paris, Co-directrice de thèse
M. Vincent LAM, Université de Berne, Suisse, Directeur de thèse
M. Denis PERRIN, Université Grenoble Alpes, Examinateur
M. Ognyan ORESHKOV, Université Libre de Bruxelles, Examinateur
M. Cyril BRANCIARD, Invité

Dans le contexte du process matrix formalism, la non-séparabilité causale caractérise les processus quantiques (reliant les entrées et les sorties de différentes opérations quantiques locales) qui sont incompatibles avec toute structure causale définie entre les parties en interaction. On parle d'ordres causaux indéfinis. Un exemple célèbre de processus causalement non-séparable est appelé le quantum switch (QS). Il est abondamment étudié dans la littérature en raison de son architecture simple et de ses diverses implémentations en laboratoire. Le présent travail discutera des interprétations possibles de la non-séparabilité causale du QS sous l'hypothèse que la non-séparabilité causale est considérée comme pointant vers de nouvelles caractéristiques objectives de la nature. Il a d'abord été défendu qu'une approche scientifiquement réaliste du process matrix formalism, qui est une théorie opérationnelle généralisant la mécanique quantique, était aussi légitime que toute autre lecture antiréaliste possible, contrairement à certains points de vue retrouvés dans la littérature. La raison en est que les formalismes opérationnels sont ontologiquement et épistémiquement neutres. À partir de là, la non-séparabilité causale et sa contrepartie indépendante de toute modélisation, à savoir la non-causalité, ont été analysés afin de mettre en évidence en quoi ils se distinguent des notions standard de non-séparabilité quantique et de non-localité en mécanique quantique. La discussion s'est ensuite concentrée sur la non-causalité. Il a été soutenu que la non-causalité est en lien étroit avec une notion de non-localité temporelle qui peut recevoir une variété de descriptions sous-jacentes en fonction de la manière exacte d'interpréter le process matrix formalism et ses ordres causaux indéfinis. Afin d'explorer l'impact potentiel de la non-séparabilité causale sur l'espace-temps, nous avons argumenté que la notion de structure causale (indéfinie) peut se transposer à celle de structure spatio-temporelle (indéfinie). Ce changement a été articulé sous un ensemble d'hypothèses raisonnables concernant les propriétés d'un d'espace-temps physique et la connexion entre les notions opérationnelles et relativistes de relations causales. Alors que différentes lectures ont été suggérées pour l'indétermination des relations spatio-temporelles, nous avons insisté en particulier sur une approche objective faisant appel au concept d'indétermination métaphysique. Il a été avancé qu'une telle approche pourrait s'avérer utile dans un contexte théorique plus général tel que la gravité quantique, tout en étant déjà en partie supportée par la mécanique quantique standard.